作者:孙自法 来源:中国新闻网 发布时间:2024/6/24 11:52:46
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薛其坤院士:中国量子科技处于世界第一梯队

 

中新网北京6月24日电 (记者 孙自法)近些年来,以量子信息为代表的量子科技,是国际上备受关注的前沿研究方向之一。

中国科学院院士、清华大学教授、南方科技大学校长薛其坤指出,超导是一个典型的宏观量子现象,在量子信息和高温超导这两个量子科学的重要领域,中国无论在人才的质量,还是研究的水平方面,都处于世界第一梯队,达到国际一流水平。

继6年前率领团队完成“量子反常霍尔效应的实验发现”,摘得2018年度国家自然科学奖唯一的一等奖之后,薛其坤院士6月24日再次登上北京人民大会堂的领奖台,荣获2023年度国家最高科学技术奖,也成为该奖自2000年度首届评选颁奖以来最年轻的获奖者。

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他近日在清华大学接受记者采访时表示,在推动量子科技和量子信息技术发展、引领量子信息革命等方面,中国将会成为世界的重要力量。“所以,(我)对我们国家未来量子科技的发展充满信心”。

量子革命:中国将成为世界重要力量

薛其坤院士既是与中国改革开放同步成长起来的凝聚态物理领域享有国际声誉的实验物理学家,也是改革开放以来中国在基础研究领域取得国际引领性重大科学突破的杰出科学家之一。他创造性发展了分子束外延、扫描隧道显微镜和角分辨光电子能谱的超高真空互联系统,形成了国际上量子材料原子尺度可控制备和表征域通用的强大实验技术。

在此基础上,薛其坤率领团队取得量子反常霍尔效应和界面高温超导的两项原创性科学发现。其中,拓扑绝缘体中量子反常霍尔效应的实验发现是凝聚态物理领域的一次里程碑式突破,异质结界面高温超导的发现则开启了高温超导的全新研究方向,两者均在国际上产生了巨大学术影响。

薛其坤说,量子信息和高温超导这两个领域的基础与应用研究,中国已在国际上占有重要一席之地。谈及量子科技未来发展,他指出,以量子计算为核心代表的量子信息科学,将有可能爆发一次革命,“这次革命不一定比现在我们正在发生的这种信息革命的意义小,而且难度更大”。可以说,量子信息、量子科技又给包括中国科学家在内的全世界科学家,提供了一个新的具有划时代意义的研究领域。

在这个方面,中国不再像以前一样只是学习、模仿和追赶先进发达国家,而是基本上在量子计算、量子通讯、量子测量方面与国际水平处在同一起跑线上。同时,中国的基础研究、源头贡献、发展前景等具有特色优势,贡献度将有望超越从前。在推动量子科技和量子信息技术发展、引领量子信息革命等方面,中国将会成为世界上一支重要的力量。

薛其坤强调,经过40多年改革开放和快速发展,中国在人才、技术等各方面的积累都达到了一定条件,以此为基础,才有了今天在量子科技方面与世界先进国家一起发力、推动形成一次科技革命的重要实力。“这是历史上,我觉得很少见的一个领域或是一个时期”。

快乐科研:“沂蒙小船驶入世界的大海”

在接受采访的大部分时间里,薛其坤都笑容满面,与身边科研团队代表愉快地交流,微笑着回应媒体提问,这也与他强调的要快乐科研一脉相承。

薛其坤介绍说,虽然经历两次考研失败的挫折,以及攻读研究生并不是特别顺利,但这都没有影响到自己坚持快乐学习、工作和生活的态度。“实际上我们这个团队从来没有说感到非常郁闷的时候,我们这20多年来始终如一都在快乐地、积极地、努力地在每一个可能的方向上穷尽我们自己的努力,实现一个个在我们能力范围之内尽可能实现的科研突破”。

在量子反常霍尔效应攻关过程中,薛其坤团队与合作团队团结作战。他说,“我们进行了联合攻关,具体的过程其实是快乐的”,解决了很多复杂的学术问题,包括技术问题、路线问题等,通过快乐、努力地科研攻关,把合作团队的能力发挥到极致,最后取得成功。

开展科学研究,快乐和勤奋并不矛盾。薛其坤经常从早上7点开始就在实验室埋首工作,到晚上11点才离开。“绝大部分人要想工作更顺利一点、事业更成功一点,我觉得勤奋是非常重要的。”

他说,在日本、美国留学和工作8年期间,自己接触到世界上最先进的实验技术和国际开放的环境,为了把最先进的实验技术学到手,逐渐养成每天“7-11”的勤奋工作习惯,以及开展实验科学研究的严谨态度。“一个人要有所成就,第一是天赋,第二是努力,有1分天赋,需要99分努力,可以说如果能做一点成绩的话,我觉得我是非常快乐的、极其努力的”。

关于如何看待科研失败的问题,薛其坤认为,对科学家来讲,这个问题的最好回答就是“失败是成功之母”。实际上,科学研究在正确的学术判断下进行探索,遭遇的挫折不叫失败:如果在实验上达不到目标,只能证明学术判断不一定正确,这是改进学术判断、提高学术能力的一个机会;具体探索上的每次挫折,也算是科学上的一种贡献,就是在探索正确的道路上的一次努力。

薛其坤表示,海外8年求学和工作的亲身经历,触发了他多为国家做点事情的强大信念和动力。一是作为中国人,要为家园美好、祖国进步作贡献,作为中国科学家,要有为国家高水平科技自立自强努力贡献的担当和责任;二是对科学研究的浓厚兴趣,特别是探索未知、发现全新科学规律和实现科学突破,这是一种发自科学家内心的好奇心。

在薛其坤清华大学的同事、学生和科研合作伙伴看来,他生活中和蔼可亲,学习工作上严格要求、充满激情、追求极致,通过快乐科研形成“做最好的研究”的氛围,做出最好的研究成果。

薛其坤说,自己是与国家改革开放同步成长起来的大学生和科学家,成长过程完全依托国家改革开放、快速发展的大背景。他感谢人民的培养,感谢国家提供的平台,“使我这艘从沂蒙山出发的小船,驶入世界的大海,在大洋中探索”。

未来目标:锚定有世界难度的研究方向

在科学研究的世界“大海”中,快乐、努力的“沂蒙山小船”劈波斩浪。

基于量子反常霍尔效应和高温超导等研究的卓越贡献,薛其坤先后获得国际低温物理最高奖——2022年度国际纯粹物理和应用物理联合会菲列兹·伦敦纪念奖、国际凝聚态物理最高奖——2024年度美国物理学会奥利弗·巴克利凝聚态物理奖,也是首获这两个奖项的中国籍科学家。

在普通人眼里,“沂蒙山小船”如今已是功成名就,完全可以停泊在宁静的港湾休憩和享受了。对此,薛其坤强调,科研追求永无止境,“只要有任何可能的科学发现,我们都想试;全世界整个物理学领域我们认为最有挑战性、适合我们做的东西,我们都要去努力”。

近几年来,薛其坤领导研究团队继续深耕量子反常霍尔效应和高温超导相关研究,不断取得新的成果,继续引领着这两大方向的国际学术前沿进展。

他指出,量子反常霍尔效应方向上,研究成果要走向实用化,或者要取得进一步研究发现,一定要提高温度,如何提高温度?是通过材料还是新的一些途径,这是研究团队目前探索的一个方向,就是高温量子反常霍尔效应以及有可能的应用。

另外,在探索量子反常霍尔效应及其有关的量子态在拓扑量子计算方面的应用,用量子反常霍尔效应及其相关的量子态可以构筑拓扑量子比特,这也是研究团队在量子计算方向上探索它未来应用的、一个比较具有世界难度的研究方向,“我们团队正在发力,这是第一个科研计划和目标”。

高温超导方向上,1986年发现铜氧化物高温超导至今已接近40年,但世界上还没有发现新的一个常压下超导转变温度超过77开(零下196摄氏度)的超导体系,而且对铜氧化物的高温超导的机理,即它为什么在这么高的温度下会有超导现象,也还没有一个明确的答案。对此,“我们团队也有一些非常创新的想法,有望首次发现新的有可能在77开液氮温区以上的高温超导体系,并争取在解决高温超导机理上做出我们的贡献。”薛其坤透露说。

工欲善其事,必先利其器。薛其坤特别重视和强调科研仪器的重要作用,认为是实现“从0到1”重大科技突破所必需的工具。他率领研究团队完成国家重大科研仪器研制项目——“低维量子物质非平衡态物理性质原位综合实验研究平台的研制”,将超高真空互联拓展到多种精密制备和测量手段,为低维量子物理研究提供了国际上独一无二的平台,为探索更多的新奇量子物态和效应奠定坚实基础,也为中国的国产高端科研仪器研制做出重要贡献。

发力有世界难度的研究方向,人才是基础。作为中国量子科技领域的杰出战略科学家,薛其坤在人才培养、团队建设等方面成果显著,目前,他共培养博士生、博士后120余名,率领的团队和培养的学生中,已有1人当选中国科学院院士,30余人次入选国家级人才计划,在中国低维物理、量子材料领域建立起一支具有国际水准的人才队伍。

薛其坤表示,他和研究团队未来将继续努力奋斗,推动解决高温超导机理问题、高温量子反常霍尔效应以及拓扑量子物态的应用、拓扑量子计算的实现等一系列重大科学问题。(完)

2023年度国家最高科学技术奖获奖者小传:

薛其坤,量子材料和物态领域著名科学家。他1963年12月出生,籍贯山东蒙阴。1984年在山东大学获得学士学位,1994年在中国科学院物理研究所获得博士学位;1992年至1999年先后在日本东北大学金属材料研究所和美国北卡莱罗纳州立大学物理系学习和工作;1999年至2005年任中国科学院物理研究所研究员、表面物理国家重点实验室主任;2005年起任清华大学物理系教授,同年当选为中国科学院院士,2010年至2013年任清华大学理学院院长、物理系主任,2011年至2016年任低维量子物理国家重点实验室主任,2013年至2020年任清华大学副校长,2017年起任北京量子信息科学研究院首任院长,2020年起任南方科技大学校长,2022年起任粤港澳大湾区量子科学中心主任。

担任清华大学副校长期间,薛其坤在跨学科研究团队建设、交叉学科布局等方面进行前瞻性设计,为推动学校科研工作高质量发展贡献重要力量。出任南方科技大学校长后,薛其坤带领学校沿着新型研究型大学的赛道奋力奔跑,为粤港澳大湾区高水平人才高地建设贡献力量。



 
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